Кодування графічної інформації

У відеопам'яті знаходиться двійкова інформація про зображення, що виводиться на екран. Майже всі створювані, оброблювані або такі зображення, що переглядаються за допомогою комп'ютера можна розділити на дві великі частини – растрова і векторна графіка.

Растрові зображення є одношаровою сіткою крапок, названих пікселями (pixel, від англ. picture element). Код пікселя містить інформацію про його колір.

Для чорно-білого зображення (без півтонів) піксель може набувати лише два значення: білий і чорний (світиться – не світиться), а для його кодування досить одного біта пам'яті: 1 – білий, 0 – чорний.

Піксель на кольоровому дисплеї може мати різне забарвлення, тому одного біта на піксель недостатньо. Для кодування 4-кольорового зображення потрібні два біта на піксель, оскільки два біта можуть приймати 4 різних стани. Може використовуватися, наприклад, такий варіант кодування кольорів: 00 – чорний, 10 – зелений, 01 – червоний, 11 – коричневий.

На RGB-моніторах вся різноманітність кольорів утворюється поєднанням базових кольорів – червоного (Red), зеленого (Green), синього (Blue), з яких можна отримати 8 основних комбінацій:

R	G	B	колір
0	0	0	чорний
0	0	1	синій
0	1	0	зелений
0	1	1	блакитний

R	G	B	колір
1	0	0	червоний
1	0	1	рожевий
1	1	0	коричневий
1	1	1	білий

Зрозуміло, якщо мати можливість управляти інтенсивністю (яскравістю) свічення базових кольорів, то кількість різних варіантів їх поєднань, що породжують всілякі відтінки, збільшується. Кількість різних кольорів – К і кількість бітів для їх кодування – N пов'язані між собою простою формулою: 2^N = К.

В протилежність растровій графіці векторне зображення багатошарове. Кожен елемент векторного зображення – лінія, прямокутник, коло або фрагмент тексту – розташовується в своєму власному шарі, пікселі якого встановлюються незалежно від інших шарів. Кожен елемент векторного зображення є об'єктом, який описується за допомогою спеціальної мови (математичного рівняння ліній, дуг, кіл тощо). Складні об'єкти (ламані лінії, різні геометричні фігури) представляються у вигляді сукупності елементарних графічних об'єктів.

Об'єкти векторного зображення, на відміну від растрової графіки, можуть змінювати свої розміри без втрати якості (при збільшенні растрового зображення збільшується зернистість).

Кодування звуку

З курсу фізики вам відомо, що звук – це коливання повітря. Якщо перетворити звук в електричний сигнал (наприклад, за допомогою мікрофону), ми побачимо напругу, що плавно змінюється з часом. Для комп'ютерної обробки такий – аналоговий – сигнал потрібно якимсь чином перетворити в послідовність двійкових чисел.

Поступимо таким чином. Вимірюватимемо напругу через рівні проміжки часу і записуватимемо набуті значення в пам'ять комп'ютера. Цей процес називається дискретизацією (або оцифровуванням), а пристрій, що виконує його, – аналого-цифровим перетворювачем (АЦП).

Для того, щоб відтворити закодований таким чином звук, потрібно виконати зворотне перетворення (для нього служить цифро-аналоговий перетворювач – ЦАП), а потім той ступінчастий сигнал, що отримали – згладити.

Чим вище частота дискретизації (тобто кількість відліків за секунду) і чим більше розрядів відводиться для кожного відліку, тим точніше буде представлений звук. Але при цьому збільшується і розмір звукового файлу. Тому залежно від характеру звуку, вимог, що пред'являються до його якості і об'єму займаної пам'яті, вибирають деякі компромісні значення.

Описаний спосіб кодування звукової інформації досить універсальний, він дозволяє представляти будь-який звук і перетворювати його самими різними способами. Але бувають випадки, коли вигідно діяти інакше.

Людина здавна використовує досить компактний спосіб представлення музики – нотний запис. У ній спеціальними символами вказується, якої висоти звук, на якому інструменті і як зіграти. Фактично, її можна вважати алгоритмом для музиканта, записаним особливою формальною мовою. У 1983 р. провідні виробники комп'ютерів і музичних синтезаторів розробили стандарт, що визначив таку систему кодування. Він отримав назву MIDI.

Звичайно, така система кодування дозволяє записати далеко не всякий звук, вона годиться лише для інструментальної музики. Але є у неї і безперечні переваги: надзвичайно компактний запис, природність для музиканта (практично будь-який MIDI-редактор дозволяє працювати з музикою у вигляді звичайних нот), легкість заміни інструментів, зміни темпу і тональності мелодії.

Відмітимо, що існують та інші, чисто комп'ютерні, формати запису музики. Серед них слід зазначити формат MP3, що дозволяє з дуже великою якістю і мірою стиснення кодувати музику. При цьому замість 18-20 музичних композицій на стандартний компакт-диск (CDROM) поміщається близько 200. Одна пісня займає приблизно 3,5 Mb, що дозволяє користувачам мережі Інтернет легко обмінюватися музичними композиціями.

CІСТ: Лекція

16.11.2020 р.

Стор. 15 із 15